Группы источников и площадных источников

Расчет загрязнения атмосферы выбросами

1. Приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в любой точке местности при наличии N источников определяется как сумма концентраций веществ от отдельных источников при задан­ных направлении и скорости ветра.

(1)

где c , c₂,..., c_N - концентрации вредного вещества соответственно от первого, второго, N- гоисточников, расположенных с на­ветренной стороны при рассматриваемом направлении ветра.

П р и м е ч а н и я.

1. При проектировании предприятий, зданий и сооружений следует пред­усматривать минимальное число источников выброса вредных веществ в атмо­сферу, объединяя удаляемые вещества от ряда источников их выделения в одну трубу, шахту и т. п.

2. В необходимых случаях, когда известно, что имеются неучтенные (фоновые) источники выброса того же вредного вещества или веществ, обладающих с ним эффектом суммации (другие предприятия города, промрайона, транспорт, отопление и т. п.), в правой части (1) добавляется слагаемое Сф, характеризующее фоновое загрязнение от неучтенных источников.

3. Если рассчитанная по формуле (1) концентрация с удовлетворяет неравенству с > 0,1 q₀, где

(2)

а М_i (г/с) и V_1i (м³/с) - мощность выброса и расход газовоздушной смеси i-го источника, то вместо (1) при расчете приземной концентрации с используется формула

(3)

4. Как и для одиночного источника при расчетах приземных концентраций выбросами группы источников принимается наиболее неблагоприятное сочетание значений M_i и V_1i,реально осуществляющееся на всех рассматриваемых источ­никах одновременно.

2. B целях ускорения и упрощения расчетов количество рассматриваемых источников выброса сокращается путем их объединения (особенно мелких источников) в отдельные условные источники. Способ установления источников, подлежащих объединению, и определения их параметров выброса обеспечивает относительную погрешность d расчетных концентраций, удовлетворяющую условию

3. В случае использования машинного (ориентированного на применение ЭВМ) алгоритма объединения группы из N- точечных источников значения c_m = c_mo, х_m = х_mо, u_m = u_mо, а также координаты размещения х_и = х_ио, у_и = у_иo для условного источника, заменяющего объединяемую группу, определяются по формулам:

(4) (5)

(6) (7)

(8)

Здесь, как и выше, индексом i при величинах с_m, х_m, и_m, х_и, у_и обозначены отдельные источники, объединяемые в группу.

4.Если рассматриваются мелкие источники, для каждого из которых выполняется хотя бы одно из условий:

; (9) , (10)

то объединение таких источников осуществляется при одновременном выполнении условий:

(11) (12)

(13)

где l_min (м) - минимальное расстояние от объединяемых источни­ков до узлов расчетной сетки точек;

L_M (м) - максимальное расстояние между двумя из объединяемых источников;

Dх_m (м) и ∆u_m (м/с) - соответственно максимальные отклонения величин х_mi от х_mо, u_mi от u_mо.

Если условия (10) и (11) одновременно не выполнены, то объединение таких источников осуществляется при одновременном выполнении условий:

(14)

(15)

(16)

При равенстве нулю Dх_m и ∆u_m числовой коэффициент в (11) и (14) следует увеличить в 1,7 раза. В 1,7 раза увеличивается также числовой коэффициент в (12) и (15) (при одинаковых u_mi и L_m ≤H), а также в (13) и (16) (при одинаковых x_mi и L_m ≤H).

При невыполнении для группы мелких источников условий (11) – (13) или для группы более крупных источников условий (14) – (16) эта группа разбивается на отдельные группы, для которых указанные неравенства выполняются.

П р и м е ч а н и я.

1. При сведении в одну точку источников выбросов с одинаковыми значениями Н, D, V₁ и ∆T расчетное значение максимальной концентрации вредного вещества от этой группы источников несколько завышается. Если в одну точку сводятся источники с различными Н, D, V₁ и ∆T, то возможно как небольшое завышение, так и некоторое занижение с_m. С удалением от объединяемых источников погрешность за счет сведения группы источников в одну точку убывает.

2. Источники выброса, для которых принятие при расчетах одинаковых координат не сказывается заметно на величине с_m, называются близкораспо­ложенными.

3. Результаты точных расчетов приземных концентраций не допускается корректировать по результатам приближенных расчетов с объединением источ­ников.

4. При отсутствии возможности применения ЭВМ для расчетов по (4) — (8) с учетом условий (9) — (16) допускается проводить объединение источников выброса с близкими параметрами и координатами расположения вручную. При этом для условного объединенного источника принимаются значения суммарного выброса М от всех объединяемых источников, средние арифметические значения высоты Н, диаметра устья D,температуры Т_Г и скорости выхода w ₀газовоздушной смеси из устья источника, а также координат источников х_и, y_u. При большом разбросе указанных параметров и координат группа источников разбивается на более мелкие группы с близкими значениями параметров и координат. Большой разброс значений мощности выброса М не препятствует объединению.

5. Если расчеты приземных концентраций выполняются для участков местности, прилегающих к промплощадке, то под l_min следует понимать минимум из расстояний от каждого из объединяемых источников до ближайшей к нему границы промплощадки.

6. С учетом требований в единый условный источник прежде всего объединяются группы примерно одинаковых шахт и других вентиляционных источников одного производственного здания или изолированного по воздухообмену производственного помещения, а также групп близкорасположенных источников однотипных технологических установок на открытом воздухе и т. п. Если имеется несколько групп однотипных источников, то рекомендуется сначала свести к одному источнику каждую из этих групп, а затем проработать возможности дальнейшего объединения источников.

7. Для аэрационных фонарей перед принятием решения об их сведении (в том числе совместно с точечными источниками) в один условный точечный источник вычисляются эффективные диаметр устья D_э и расход выбрасываемой газовоздушной смеси V_lэ, по значениям которых после этого определяются c_mo = c′_m, х_mo = x ′_m u_mo = u′_m .

5. Значение максимальной суммарной концентрации с_m (мг/м³) от N расположенных на площадке близко друг от друга (см. п. 4) одиночных источников, имеющих равные значения высоты, диаметра устья, скорости выхода в атмосферу и температуры газовоздушной смеси, определяется по формуле

где М (г/с) - суммарная мощность выброса всеми источниками в атмосферу;

V (м³/с) - суммарный расход выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, определяемый по формуле

Расход газовоздушной смеси определяется по формуле

,

где D - диаметр устья источника выброса, м;

w₀ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Расчет загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной смеси от источника с прямоугольным устьем (шахты) производится при средней скорости w₀ и значениях D - D_Э (м) и V₁=V_1Э (м³/с).

Эффективный диаметр устья D_Э (м) определяется по формуле

где L - длина устья, м;

b - ширина устья, м.

Эффективный расход, выходящий в атмосферу в единицу времени газовоздушной смеси (V_1Э, м³/с), определяется по формуле

.

Для источников с квадратным устьем (L = b) эффективный диаметр D_Э равняется длине стороны квадрата.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

250 - для районов Бурятии и Читинской области;

200 - для Европейской территории России: для районов южнее 50^о с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа; Дальнего Востока и остальной территории Сибири;

180 - для Европейской территории России и Урала от 50 до 52^о с.ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов;

160 - для Европейской территории России и Урала севернее 52^о с.ш.;

140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

- для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

- для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных выше) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, v_m, v_m' и f_е:

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам

при f < 100

;

при f 100

;

при f_е < f< 100 значение коэффициента m вычисляется при
f = f_e.

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от v_м по формулам

при v_м і 2

n = 1, (17)

при 0,5 Ј v_м < 2

n = 0,532 Ч v_m ² - 2,13 Ч v_m + 3,13; (18)

при v_m < 0,5

n = 4,4 Ч v_m; (19)

при f і 100 или Т» 0 коэффициент n вычисляется при
v_m' = v_m.

Значение параметра ν_m определяется по формуле

6. Расчет концентраций веществ, обусловленных выбросами из близко расположенных друг к другу одинаковых источников, когда ∆T ≈ 0или значение параметра f ≥ 100, производится с ис­пользованием формул для одиночного источника со сле­дующими изменениями: V₁ = V/N; М — суммарная мощность выброса из всех источников

7. Значение максимальной приземной концентрации вредных веществ c_m (мг/м³) при выбросах через многоствольную трубу (N стволов) рассчитывается по формуле

расстояние х_m (м), на котором достигается максимальная концен­трация с_m определяется по формуле

опасная скорость ветра u_m (м/с) вычисляется следующим образом

где с' ( мг/м³) - максимальная приземная концентрация при значениях параметров выброса для одного ствола и мощности выброса М (г/с), равной суммарной мощности выброса из всех стволов;

x'_m и и'_m - расстояние, на котором наблюдается максимальная концентрация вредных веществ с_m (мг/м³), и опасная скорость ветра u_m (м/с) при параметрах выброса для одного ствола;

c'' (мг/м³) - максимальная приземная концентрация при мощности М (г/с), равной суммарной мощности выброса из всех стволов, диаметре D, равном эффективному диаметру источника выброса D_э (м), который определяется по формуле

и расходе выходящей газовоздушной смеси V_i, равном эффективному расходу V_iэ (м³/с);

х"_{m ,} и''_m - расстояние, соответствующее максимальной концентрации с"_m (мг/м³), и опасная скорость ветра, определяемые по формулам

x_m = dH,

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам

d = 2.48(1 + 0.28 ) при v_m < 0.5;

d = 4,95 v_m (1 + 0.28 ) при 0.5 ≤ v_m < 2;

d = 7 (1 + 0.28 ) при v_m ≥ 2.

При f > 100 или T значение d находится по формулам

d = 5,7 при v`_m < 0.5;

d = 11,4 v_m` при 0.5 ≤ v`_m < 2;

d = 16 при v`_m ≥ 2.

Значение опасной скорости u_m (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ С_m, в случае f < 100 определяется по формулам

u_m = 0.5 при v_m < 0.5;

u_m = v_m при 0.5 ≤ v_m < 2;

u_m = v_m (1 + 0.12 ) при v_m ≥ 2;

При f ≥ 100 или T значение u_m вычисляется по формулам

u_m = 0.5 при v`_m < 0.5;

u_m = v`<sub>m</sub> при 0.5 ≤ v`_m < 2

u_m = 2.2 v`<sub>m</sub> при v`_m ≥ 2.

Безразмерный коэффициент d₁, определяют по формуле

(20)

где l (м) - среднее расстояние между центрами устьев стволов;

D (м) - диаметр устья ствола;

d₂ - безразмерный коэффициент, который определяют по следующей формуле

при f < 100

d = при f ≥100

П р и м е ч а н и я.

1. При l, большем или равном d₂H, для многоствольной трубы в расчетах принимается: с_m = с'_m (мг/мЗ), х_m = х'_m( м ) u_m = u'_m (м/с).

2. Если многоствольная труба представляет собой трубу, разделенную на секторы, т. е. состоит из стволов секторной формы, то расчеты выполняются так же, как для одноствольной трубы при D = D_э и V₁=V_1э, где

Здесь S - суммарная площадь устьев всех действующих стволов.

3. В случае когда температура T_Г и скорость выхода газовоздушной смеси для отдельных стволов различаются между собой, для расчетов принимаются их средневзвешенные значения, полученные с учетом расходов газовоздушной смеси для отдельных стволов.

8. Для источников выброса, имеющих различные параметры, расчет приземных концентраций начинается с определения для всех источников по каждому веществу максимальных приземных концентраций с_m (c_m1, c_m2,..,c_cmN) и опасных скоростей ветра u_m (u_m1, u_m2,..., u_mN). Если по какому-либо веществу сумма максимальных приземных концентраций с_m от всех источников окажется меньшей или равной ПДК (c_m1 + c_m1 +... + c_mN ≤ ПДК), то (при отсутствии необходимости учета суммарного действия нескольких вредных веществ и фонового загрязнения атмосферы) расчеты приземной концентрации этого вещества производятся по требованию органов Госкомгидромета и Минздрава РФ. Такие расчеты выполняются также при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

При расчетах определяется средневзвешенная опасная скорость ветра u_mc (м/с) для группы N источников по формуле

Отдельно для всех веществ, к которым относятся вычисленные u_mс (для разных веществ они иногда существенно различаются), определяются значения c_mu | _и=umc и x_mu | _и=umc. Если по рассматриваемому веществу сумма c_mc|_и=umc меньше или равняется ПДК, то дальнейшие расчеты производятся главным образом при оценке фактического уровня загрязнения воздуха.

Если сумма c_mu| _и=umc больше ПДК, то для направлений ветра, соответствующих переносу вредных веществ от источников на расчетную область, при скоростях ветра: u_mс; 0,5 u_mс; 1,5 u _мс; 0,5 м/с - производится расчет суммарных концентраций от всех источников в узлах расчетной сетки, после чего наибольшая из них принимается за максимальную концентрацию с_m.

9.Расчеты приземных концентраций упрощаются, если среди N сгруппированных в порядке убывания с_mi(с_m1 > с_m2 >… > c_mN) источников выброса предприятия имеется n₁ источников, которым по данному веществу соответствуют малые значения с_мi (вычисленные в необходимых случаях с учетом застройки). При этом определяется разность между ПДК и суммой с_mi от n₁ источников и рассчитывается максимальная суммарная концентрация с_m для остальных N—N₁ источников. В тех случаях, когда сумма с_mi от них не превышает 0,05 ПДК (см. также примечание), ука­занные N ₁ источников могут быть исключены из рассмотрения.

Если N источников расположены в порядке убывания значений выбросов М, т. е. М₁ > М₂ >... > М_к, то N ₂из этих источников с наименьшими значениями М также могут быть для упрощения расчетов загрязнения атмосферы отброшены, если

П р и м е ч а н и е.

Рекомендации п. 9 выполняются, если отношение средней высоты исключаемых из рассмотрения источников к средней высоте сохраняемых при расчетах источников превосходит ¹/₃

10.Расчет приземных концентраций веществ от источников, группирующихся на площадке вдоль некоторой прямой, можно производить, считая все источники расположены на этой линии, при условии, что каждому из них при и = и_мс соответствует u_mс(y/x_mu)² меньшее или равное 0,01 - 0,02 (y (м) - расстояние от источника до этой прямой). Для каждого источника строятся кри­вые распределения концентраций. Начало координат каждой кривой, характеризующей изменение концентрации св зависимости от расстояния x, совмещается с местоположением источника, а концентрации суммируются. При этом рассматриваются два варианта. В одном из них принимается, что ветер направлен с 1-го на N -ый источник, в другом - в противоположном направлении. Для различных расстояний х производится сложение концентраций и определяются значения суммарной концентрации с. Наибольшее значение с принимается за максимальную концентрацию с_m.

11. Расчет приземных концентраций веществ от источников, которые не могут быть сведены в одну точку или на одну общую прямую, при отсутствии возможности применения ЭВМ упрощается, если можно провести прямую, около которой группируется большая часть основных источников. В этом случае осуществляется сложение значений концентраций для двух противоположных направлений ветра вдоль этой прямой; близлежащие источники переносятся на прямую. Если среди источников, перенесенных на ось, имеются крупные, для которых одновременно не выполняются условия (9), (10), то при каждом направлении ветра рассчитываются также суммарные концентрации в точках максимумов концентраций от крупных источников.

12.Расчет приземных концентраций при выбросах от большого числа источников, рассредоточенных на площадке значительных размеров, следует производить на электронных вычислительных машинах, тем более что при разработках по проектированию и нормированию, как правило, рассматривается большое число вариантов объединения выбросов, размещения источников на площадке, способов очистки выбросов и других мероприятий. Шаги расчетной сетки выбираются в зависимости от размеров области, для которой проводятся расчеты. При этом общее количество узлов сетки, как правило, не должно превышать 1500 - 2000. Размеры указанной области должны соответствовать размерам зоны влияния рассматриваемой совокупности источников.

13. Одним из способов сокращения объема вычислительных работ является представление совокупности большого числа однотипных источников выброса (труб печного отопления, резервуарных полей и пр.), а также рассредоточенных по обширной территории источников неорганизованного выброса как площадных источников.

П р и м е ч а н и е.

Группы точечных источников объединяются в площадной источник при достаточно равномерном распределении источников по площади и при условии близости таких параметров выброса, как высота (H) и диаметр устья (D) источников, температура (Т_Г) и скорость выхода (ω₀) газовоздушной смеси из устья источников. При большом разбросе указанных параметров группа источников представляется несколькими площадными источниками с более близкими значениями этих параметров. Критерием возможности представления группы одиночных источников площадным источником является соблюдение неравенств (12), (13) при выполнении для каждого источника условий (9) или (10); неравенств (15), (16) при невыполнении для каждого точечного источника условий (9) и (10).

14. При расчетах для произвольного направления ветра площадный источник представляется в виде совокупности N равномерно рассредоточенных одиночных источников. Значение N определяется по формуле

где S_n (м²) - площадь рассматриваемого источника;

L_n (м) - расстояние от центра площадного источника до расчетной точки;

u - расчетная скорость ветра, значение N вычисляется с округлением до ближайшего большего целого числа.

Из (17-19) следует, что для расчетных точек, расположенных на расстоянии, большем L_n ≥ 5 площадный источник может рассматриваться как одиночный точечный источник (N =1).

Для каждого из этих одиночных точечных источников значения максимальной приземной концентрации с_m,расстояния х_m, на котором достигается эта максимальная концентрация, и опасной скорости ветра u_m, определяются по формулам

где с"_m, х"_m и u"_m - это значения с_m, х_m и u_m для одиночного точечного источника, совокупность которых образует площадной источ­ник; при расчете с" в качестве М используется суммарный выброс от всех источников.

15.При выбросе из N источников расчет суммарной концентрации c_z, соответствующей уровню z над поверхностью земли, про­изводится по формулам (1) - (3) с заменой c на c_z и с_i, на c_zi.

16.Значение суммарного выброса М,соответствующее заданному значению максимальной концентрации с_м, для группы из N близко расположенных одиночных источников с одинаковыми высотами и другими параметрами выброса (V_i, ΔT, D, ω₀)опреде­ляется по формулам

. (21)

В случае или

(22)

В данном случае в формулах полагается V₁= V/N (N - суммарный расход выбрасываемой из всех источников газовоздушной смеси).

17. В случае многоствольной трубы выброс М из всех ство­лов, соответствующий с_m, при l < d₂H определяется по формуле

где q' и q"_м (мг/м³) - приземные максимальные концентрации при М = 1г/с. Безразмерный коэффициент d₁ определяется по формуле (20). При l ≥ d₂H выброс М определяется по формулам (21) и (22).

При произвольном фиксированном размещении группы источников с заданными параметрами выброса (H_i, D, ω_0i и ΔT_i) мощности источников М_i,соответствующие с_m, определяются так, чтобы наибольшее значение суммарной концентрации max с, рассчитанное по (1) при переборе скоростей и направлений ветра, удовлетворяло условию

(23)

В случае N одинаковых источников выброса значения M_i определяются по формуле

где с_н - максимальное значение рассчитанной по (1) суммарной концентрации с при «начальных» значениях мощности выброса М_нi. В общем случае из (23) определяется начальное приближение для значений M_i, уточняемое с учетом требований технической реализуемости и оптимального выбора мощностей источников.

19. Для ускорения и упрощения расчетов приземных концентраций на каждом предприятии рассматриваются те из выбрасываемых вредных веществ, для которых

при м,

при м,

где М (г/с) – суммарное значение выброса от всех источников предприятия, соответствующее наиболее неблагоприятным из установленных условий выброса, включая вентиляционные источники и неорганизованные выбросы;

ПДК (мг/м³) – максимальная разовая предельно допустимая концентрация;

Н (м) – средневзвешенная по предприятию высота источников выброса.

Дата добавления: 2014-12-27